TCVN 9150:2012 Tiêu chuẩn quốc gia về Công trình thủy lợi – Cầu máng vỏ mỏng xi măng lưới thép – Yêu cầu thiết kế

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 9150 : 2012
CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - CẦU MÁNG VỎ MỎNG XI MĂNG LƯỚI THÉP - YÊU CẦU THIẾT KẾ
Hydraulic structures – Thin shell reinforce cement cannal bridge - Requirements for design
Lời nói đầu
TCVN 9150 : 2012 Công trình thủy lợi - Cầu máng vỏ mỏng xi măng lưới thép - Yêu cầu thiết kế, được chuyển đổi từ 14TCN 181:2006: Công trình thủy lợi - Cầu máng vỏ mỏng xi măng lưới thép - Hướng dẫn tính toán thiết kế kết cấu, theo quy định tại khoản 1 điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a, khoản 1 điều 7 của Nghị định số127/2007/NĐ-CP ngày 01 tháng 8 năm 2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.
TCVN 9150 : 2012 do Trung tâm Khoa học và Triển khai kỹ thuật thủy lợi thuộc trường Đại học Thủy lợi biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng  thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - CẦU MÁNG VỎ MỎNG XI MĂNG LƯỚI THÉP - YÊU CẦU THIẾT KẾ
Hydraulic structures – Thin shell reinforce cement cannal bridge - Requirements for design
1 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định yêu cầu kỹ thuật trong tính toán thiết kế các loại cầu máng xi mămg lưới thép (XMLT) dẫn nước có chiều dầy không lớn hơn 35 mm, làm việc trong môi trường không xâm thực, có nhiệt độ không quá 50 oC.
2 Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn đã được sửa đổi, bổ sung hoặc thay thế thì áp dụng phiên bản mới nhất. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố và chưa chuyển đổi thì áp dụng phiên bản được nêu:
TCVN 2737:1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế;
TCVN 4116:1985 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế;
TCVN 4118 - 85 Hệ thống kênh tưới - Tiêu chuẩn thiết kế;
TCVN 1651:2008 Thép cốt bê tông cán nóng.
3 Thuật ngữ và định nghĩa
Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:
3.1
Xi măng lưới thép (Reinforced cement)
Vật liệu hỗn hợp gồm vữa xi măng, lưới thép được đan từ các sợi thép và cốt thép để làm khung xương chịu lực. Thuật ngữ xi măng lưới thép được viết tắt là XMLT.
3.2
Lớp bảo vệ (Protection cover)
Lớp vữa xi măng có chiều dầy tính từ mặt ngoài cấu kiện đến bề mặt gần nhất của sợi thép. Chiều dày tối thiểu của lớp vữa xi măng bảo vệ đối với lưới thép là 4 mm, đối với các cốt thép khác là 8 mm.
3.3
Cốt thép cấu tạo (Constructive reinforcement)
Cốt thép đặt theo yêu cầu cấu tạo của cấu kiện mà không phải tính toán.
3.4
Cốt thép chịu lực (Bearing reinforcement)
Cốt thép đặt theo kết quả tính toán đảm bảo khả năng chịu lực của cấu kiện.
3.5
Hàm lượng lưới thép (Steel grid content)
Tỷ lệ diện tích tiết diện của lưới thép trên diện tích tiết diện ngang của cấu kiện, được tính bằng tỷ lệ phần trăm (%).
3.6
Trạng thái giới hạn (Limit state)
Trạng thái mà khi vượt quá kết cấu sẽ bị hư hỏng hoặc không thể làm việc bình thường theo yêu cầu thiết kế.
3.7
Lực giới hạn (Ultimate force)
Lực lớn nhất mà cấu kiện có thể chịu được.
3.8
Điều kiện sử dụng bình thường (Normal operating condition)
Điều kiện mà độ võng hoặc biến dạng của cấu kiện không làm ảnh hưởng đến việc sử dụng bình thường.
4 Ký hiệu và thuật ngữ viết tắt
4.1 Các đặc trưng hình học của cầu máng xi măng lưới thép thể hiện trong các hình vẽ trình bày trong tiêu chuẩn này được ký hiệu như sau:
a là bề rộng tai máng;
bo là chiều cao trung bình của tai máng;
b là chiều rộng tiết diện chữ nhật;
h là chiều cao của tiết diện chữ nhật;
bg là chiều rộng thanh giằng;
hg là chiều cao thanh giằng;
Lg là khoảng cách giữa các thanh giằng;
bs là bề rộng của sườn (đai);
hs là chiều cao của sườn;
fg là chiều cao toàn bộ phần vách máng thẳng đứng;
R là bán kính trung bình của cung tròn đáy máng;
R0 là bán kính trong của cung tròn đáy máng;
R1 là bán kính ngoài của cung tròn đáy máng;
t là bề dày của thành máng;
fmax là độ võng lớn nhất của cầu máng xi măng lưới thép chịu uốn khi chưa bị nứt;
h1 là chiều cao từ tâm cung tròn của phần đáy máng đến đường mặt nước;
h2 là chiều cao từ đường mặt nước đến đường trục thanh giằng ngang;
h’ là chiều cao từ tâm cung tròn đến đường trục thanh giằng ngang: h’ = h1 + h2;
J là mô men quán tính của mặt cắt ngang thân máng đối với trục trung tâm;
J là mô men quán tính của tiết diện quy đổi với hàm lượng cốt thép tương đương;
k là khoảng cách từ tâm cung tròn của phần đáy máng tới trục trung tâm tiết diện;
S là diện tích tiếp xúc tổng cộng của tất cả các sợi thép trong một đơn vị diện tích 1,0 m2;
y là tung độ của mặt cắt tính toán được tính từ đường trục thanh giằng;
y1 là khoảng cách từ đỉnh máng đến trục trung tâm của tiết diện ngang của máng;
W là mô đun chống uốn của tiết diện;
W là mô đun chống uốn của tiết diện quy đổi với hàm lượng cốt thép tương đương;
F là góc hợp bởi đường thẳng nằm ngang đi qua tâm cung tròn và bán kính của cung tròn đi qua điểm tính toán.
4.2 Các đặc trưng cốt thép trong tiết diện ngang của cấu kiện trình bày trong tiêu chuẩn này được ký hiệu như sau:
F là diện tích tiết diện ngang của cấu kiện;
F1 là diện tích tiết diện của lưới thép;
µ là hàm lượng lưới thép;
µtd là hàm lượng cốt thép tương đương.
4.3 Các ngoại lực và nội lực tác dụng lên cầu máng trình bày trong tiêu chuẩn này được ký hiệu như sau:
g là trọng lượng  bản thân của máng;
Kn là hệ số độ tin cậy, phụ thuộc vào cấp công trình và tổ hợp tải trọng tác dụng;
N là nội lực tính toán;
M là mô men tính toán;
nc là hệ số tổ hợp tải trọng;
là mô men do X1 = 1 sinh ra trong hệ cơ bản;
 là lực cắt do X1 = 1 sinh ra trong hệ cơ bản;
 là lực dọc do X1 = 1 sinh ra trong hệ cơ bản
là mô men do tải trọng ngoài sinh ra trong hệ cơ bản;
à lực cắt do tải trọng ngoài sinh ra trong hệ cơ bản;
là lực dọc do tải trọng ngoài sinh ra trong hệ cơ bản;
pn là cường độ áp lực nước;
Po là lực tập trung do các tải trọng phía trên đỉnh máng tính chuyển về tâm đỉnh vách máng;
Mo là mô men tập trung do các tải trọng phía trên đỉnh máng tính chuyển về tâm đỉnh vách máng;
X1 là lực dọc trong thanh giằng;
b là hệ số phụ thuộc liên kết và dạng tải trọng. Với dầm đơn b =5/48;
t là lực cắt không cân bằng;
s0,01 là cường độ tính toán của vật liệu hỗn hợp XMLT khi bắt đầu xuất hiện nứt
s0,05 là cường độ tính toán của vật liệu hỗn hợp XMLT khi vết nứt có bề rộng 0,05 mm.
4.4 Các đặc trưng của các loại vật liệu chế tạo cầu máng trình bày trong tiêu chuẩn này được ký hiệu như sau:
B là độ cứng;
Eb là môđun đàn hồi ban đầu của vữa xi măng;
G là môđun đàn hồi trượt;
kt là hệ số diện tích tiếp xúc;
m là hệ số điều kiện làm việc;
Ra là cường độ tính toán của thép thanh;
Rl là cường độ tính toán của lưới thép;
 là cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của vữa xi măng;
Ra là cường độ chịu nén tính toán của vữa xi măng ;
n là hệ số Poisson của vữa xi măng;
g là trọng lượng riêng của nước;
gc là trọng lượng riêng của xi măng lưới thép;
gl là hệ số dẻo, phụ thuộc vào hình dạng tiết diện thanh, lấy như kết cấu bê tông cốt thép quy định trong TCVN 4116 :1985.
5 Yêu cầu kỹ thuật chung
5.1 Cầu máng XMLT và các kết cấu của chúng phải đảm bảo làm việc an toàn, ổn định trong các trường hợp tính toán thiết kế. Phải đảm bảo về độ bền, độ cứng, độ ổn định, khả năng chống nứt ở tất cả các giai đoạn từ chế tạo, vận chuyển, lắp ráp đến vận hành khai thác cầu máng.
5.2 Chọn giải pháp thiết kế cầu máng XMLT phải căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất, vật liệu xây dựng, thi công, giá thành xây dựng trong từng trường hợp cụ thể của công trình. Phải xét đến phương pháp chế tạo, lắp ghép vận chuyển và điều kiện sử dụng.
5.3 Chọn hình dạng và kích thước của cấu kiện phải căn cứ vào tính chất của kết cấu XMLT, khả năng chế tạo hàng loạt, thuận tiện vận chuyển và lắp ráp kết cấu.
5.4 Khi thiết kế kết cấu cầu máng XMLT lắp ghép phải đặc biệt chú ý đến công nghệ liên kết. Các mối liên kết và các đầu nối của các kết cấu lắp ráp phải thoả mãn các yêu cầu riêng cho từng loại cấu kiện (đảm bảo truyền lực cho các phân tố chịu lực, không rò rỉ nước và có tính dễ biến dạng ở khe co dãn…)
6 Cấu tạo cầu máng
6.1 Sơ đồ cấu tạo
Hình 1 giới thiệu sơ đồ cấu tạo cầu máng thông qua mặt cắt dọc tuyến. Kết cấu cầu máng gồm các bộ phận chính sau:
- Cửa vào;
- Cửa ra;
- Thân máng;
- Các trụ đỡ.
Hình 1 -  Sơ đồ mặt cắt dọc cầu máng
6.2 Kết cấu cửa vào, cửa ra
6.2.1 Cửa vào và cửa ra của cầu máng là đoạn nối tiếp thân máng với kênh dẫn nước thượng, hạ lưu, kết cấu cửa vào cửa ra phải đảm bảo dòng chảy vào máng thuận, giảm bớt tổn thất do mặt cắt ngang bị thu hẹp gây ra và dòng nước ở máng chảy ra không làm xói lở bờ và đáy kênh hạ lưu.
6.2.2 Tường cánh cửa vào và cửa ra có thể làm theo hai kiểu: kiểu lượn cong hay kiểu phẳng thu hẹp dần ở cửa vào, mở rộng dần ở cửa ra. Góc mở rộng của tường cánh có ảnh hưởng đến dòng chảy vào và chảy ra  khỏi  máng, thường lấy tỷ số chiều rộng và chiều dài từ 1/4 đến 1/3. Chiều dài đoạn cửa vào và cửa ra sơ bộ lấy bằng 4 lần chiều sâu cột nước trong kênh, xem hình 2:
CHÚ DẪN:

H Chiều sâu nước trong kênh;
L1 Chiều dài đoạn cửa vào;
L2 Chiều dài đoạn cửa ra.
Hình 2 – Sơ đồ kết cấu cửa vào và cửa ra của cầu máng
6.3 Kết cấu thân máng
6.3.1 Quy định chung
6.3.1.1 Kết cấu thân máng thông thường dùng kiểu dầm đơn có bề rộng nhịp không quá 12 m. Khi cần vượt qua các khẩu độ lớn hơn 12 m có thể dùng cầu máng bê tông cốt thép ứng suất trước hoặc cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước.
6.3.1.2 Thân máng có kết cấu vỏ trụ mỏng, mặt cắt ngang có dạng hình chữ nhật, hình thang hoặc hình chữ U, xem hình 3:
- Cầu máng mặt cắt hình chữ nhật hoặc mặt cắt hình thang có cấu tạo đơn giản, dễ thi công, dễ nối tiếp với đoạn cửa vào, cửa ra;
- Cầu máng mặt cắt chữ U có trạng thái thủy lực tốt hơn cầu máng mặt cắt chữ nhật, có trọng lượng nhẹ, thuận tiện cho việc đúc sẵn và lắp ghép nhưng bộ phận nối tiếp với cửa vào và nối tiếp với cửa ra phức tạp hơn.
CHÚ THÍCH:
Hình a) Máng có dạng mặt cắt hình chữ nhật;
Hình b) Máng có dạng mặt cắt hình thang;
Hình c) Máng có dạng mặt cắt hình chữ U.
Hình 3 – Các dạng mặt cắt ngang thân máng
6.3.1.3 Lựa chọn hình thức mặt cắt ngang của thân máng phải dựa vào kết quả tính toán thủy lực, vật liệu làm thân máng, hình thức kết cấu trụ đỡ, đoạn nối tiếp cửa vào và cửa ra.
6.3.1.4 Cầu máng vỏ trụ mỏng có khả năng chịu lực theo phương dọc lớn hơn theo phương ngang rất nhiều. Để tăng độ cứng theo phương ngang, tăng độ ổn định tổng thể và ổn định cục bộ của thân máng cần bố trí các thanh giằng ngang, các sườn gia cường dọc (còn gọi là tai máng). Tại hai đầu mỗi nhịp máng nên bố trí tai sườn ngang, xem hình 4. Cầu máng có mặt cắt ngang nhỏ có thể không bố trí các thang giằng ngang nhưng phải tăng thêm chiều dày thành máng.
6.3.1.5 Cho phép bố trí đường cho người đi lại trên mặt cầu máng khi có nhu cầu nhưng các cấu kiện cầu máng phải được tính toán kiểm tra thêm với tải trọng không ít hơn 250 daN/m2.
CHÚ THÍCH:
Hình a) Máng có dạng mặt cắt hình thang;
Hình b) Máng có dạng mặt cắt hình chữ U.
Hình 4 - Kết cấu thân máng hình thang và hình chữ U có giằng ngang
6.3.2 Thân máng có mặt cắt chữ nhật
6.3.2.1 Máng chữ nhật không có thanh giằng ngang thường áp dụng các cầu máng loại nhỏ có chiều dài không lớn, xem hình 5 a. Thành bên của loại cầu máng này dưới tác dụng của áp lực nước sẽ chịu lực như một bản công xôn. Khi thành máng cao thì mômen uốn ở đáy vách máng sẽ lớn nên lượng thép dùng trong thân máng sẽ lớn.
6.3.2.2 Các cầu máng loại vừa và lớn cần bố trí thêm các thanh giằng ngang trên đỉnh máng để tăng khả năng chịu lực theo phương ngang của máng, xem hình 5 b. Khoảng cách giữa các thanh giằng ngang từ 1 m đến 3 m. Sự có mặt của các thanh giằng ngang cải thiện được điều kiện chịu lực của thành bên và đáy máng, do đó có thể giảm bớt được cốt thép.
CHÚ THÍCH:
Hình a)  Máng không có thanh giằng;
Hình b)  Máng có thanh giằng.
Hình 5 – Sơ họa mặt cắt ngang máng chữ nhật
6.3.2.3 Kích thước mặt cắt ngang của cầu máng chọn sơ bộ như sau:
a) Chiều cao h của thành máng, m, xác định theo công thức sau:
trong đó:
H  là chiều cao cột nước tính toán, m;
DH là độ vượt an toàn để tránh nước trào ra ngoài máng khi có sóng gió, m. Trị số củaDH lấy theo TCVN 4118 - 85;
b) Để bảo đảm điều kiện thủy lực, chiều rộng B của đáy máng lấy từ 1,5H đến 1,7H;
c) Mặt cắt thanh giằng có chiều cao hg từ 10 cm đến 20 cm, bề rộng bg từ 8 cm đến 15 cm, khoảng cách giữa các thanh giằng Lg từ 1,0 m đến 3,0 m;
d) Mặt cắt sườn ngang trong thân máng có chiều cao hs từ 15 cm đến 30 cm, bề rộng bg  từ 12 cm đến 20 cm. Sườn ngang tại gối chọn kích thước lớn hơn.
6.3.3 Thân máng có mặt cắt hình chữ U
6.3.3.1 Máng mặt cắt hình chữ U có đáy là nửa trụ tròn, hai thành bên thẳng đứng, xem hình 6. Các cầu máng loại nhỏ có chiều dài  không lớn thường không có thanh giằng ngang (hình 6 a). Các cầu máng loại vừa và lớn, để tăng độ cứng theo phương ngang và phương dọc, thân máng được gia cường bằng các sườn dọc (tai máng) và các thanh giằng ngang.
CHÚ DẪN:
Hình a) Máng không có thanh giằng;
Hình b) Máng có thanh giằng.
Hình 6 – Sơ họa mặt cắt ngang máng chữ U

TCVN 9150:2012, TCVN 9150:2012 Tiêu chuẩn quốc gia về Công trình thủy lợi – Cầu máng vỏ mỏng xi măng lưới thép – Yêu cầu thiết kế, tiêu chuẩn công trình thủy lợi

Nhãn:

Đăng nhận xét

  1. Tiêu chuẩn quốc gia về công trình thủy lợi hay là các công trình khác , hoặc ngoài, cầu máng vỏ mỏng xi măng lưới thép .
    ............................
    thép hòa phát | thép hộp mạ kẽm

    Trả lờiXóa

[blogger]

Author Name

Biểu mẫu liên hệ

Tên

Email *

Thông báo *

Được tạo bởi Blogger.